水轮发电机定子线棒端部绝缘内部气隙放电特性研究

水轮发电机定子线棒端部绝缘层多为手工绕制而成,其所造成的内部气隙缺陷极易导致局部放电,从而劣化绝缘,降低定子线棒绝缘性能,甚至引发重大电力安全事故。为此,根据实际运行中水轮发电机定子线棒端部的绝缘结构,构建端部主绝缘内部气隙放电模型,结合气隙模型计算放电参数,并基于Simulink研究气隙缺陷放电的发展过程;同时,开展气隙缺陷模型局部放电试验,采用脉冲电流法检测放电特征参数,依据放电统计特征图谱和相关放电理论研究绝缘内部气隙放电规律。结果表明,定子线棒端部绝缘气隙内部电场变化对气隙放电影响较大;气隙空间电荷的累积效应使放电相位发生偏移;气隙放电可分为放电发展阶段、加速发展阶段及稳定发展阶段,根据各阶段的放电特性可以有效判断线棒的绝缘状况;此外,气隙缺陷大小不影响各放电发展阶段的变化趋势。研究结果为水轮发电机定子线棒端部局部放电在线监测和检修维护提供了理论依据,有利于提升发电机的绝缘性能,延长定子线棒使用年限。

电缆接头内部气隙放电缺陷下的绝缘劣化程度表征方法

为研究电缆接头绝缘材料内部气隙放电造成的绝缘裂化程度表征方法,建立基于等离子体-化学的气隙放电混合模型。该模型考虑了泊松方程、电子运输方程、电子能量运输方程、重粒子运输方程以及气隙中主要气体12种粒子等离子化学反应,同时考虑了二次电子发射以及表面电荷积累过程。基于上述模型,结合有限元软件对电缆接头绝缘材料内部气隙放电过程进行仿真。应用参数扫描方法计算得到不同气隙长度下放电脉冲波形,并记录得到不同气隙放电长度下电缆接头放电相位、放电次数及放电幅值特征。统计分析结果表明,随着电缆接头内部气隙增加,放电信号相位、放电脉冲次数以及放电幅值具有明显区别,并将电缆接头放电过程划分为初始阶段、发展阶段、预击穿阶段。基于放电相位、放电次数及放电幅值的特征参数为评估电缆接头绝缘内部气隙放电的裂化程度提供了参考依据。

基于小波包能量熵的油纸绝缘气隙放电阶段识别

油纸绝缘气隙放电是运行变压器局部放电的主要方式,研究其发展阶段对变压器潜伏性故障的有效监测及诊断具有重要意义。论文模拟实际变压器运行环境建立油纸绝缘气隙放电缺陷模型,利用恒压法采集其局部放电信号,采用小波包分解对局放信号进行频带划分,获取其各频带下信号能量分布以及局放发展过程信号总能量发展情况,基于不同频带下信号能量变化特征提出以小波包能量熵作为局部放电发展特性的新特征量,通过小波包能量熵在整个过程中的循环变化特征规律,提出以小波包能量熵"阶跃"断层点为支点的局部放电阶段有效划分方式,并根据小波包能量熵在不同阶段的阈值特点,建立通过阈值判定来识别局部放电发展阶段的模型。

油纸绝缘气隙放电特征信息提取及其过程划分

油纸绝缘是油浸式电气设备的常用的绝缘方法,其一旦发生局部放电会引起绝缘的老化和破坏,及时了解局部放电的产生与发展特性能判断运行设备的潜伏性故障及其发展。论文对油纸绝缘气隙放电进行了研究,采用核主成分分析的方法对其统计特征算子进行了降维处理,提取了新的特征因子。采集局部放电发展过程中不同时刻的信号样本,对新的特征因子进行了聚类分析,聚类结果结合局部放电发展的不同时刻的信息将局部放电发展过程分为初始放电阶段、放电发展阶段、放电稳定阶段和预击穿阶段。

植物油-纸绝缘气隙放电形态及发展特征

气隙缺陷是油纸绝缘常见的局部放电缺陷模式。随着植物绝缘油变压器的推广应用,研究植物油-纸绝缘气隙放电及其特征具有重要的意义。论文采用气隙放电模型和模拟油箱,从放电机理的角度对比分析了植物油-纸绝缘与矿物油-纸绝缘气隙放电的起始放电参数,结合电流脉冲波形和RGB统计图谱,对比分析了整个气隙放电发展过程中的形态特征。结果表明,相比于矿物油-纸绝缘,植物油-纸绝缘气隙放电阶段特征更加明确,具有较低的起始放电电压,较小的初始相位,较少的气隙放电双峰脉冲,较小的放电量,较多的放电次数和更明显的"兔耳"谱图。实验结果为有效识别植物油-纸绝缘气隙放电及其发展特征提供了参考。

基于能量-小波矩特征分析的油纸绝缘气隙放电过程划分

基于油纸绝缘气隙放电模型,采用恒压法在实验室对其进行局部放电发展特性实验。论文研究了放电发展过程中放电能量的变化规律,并引入放电重复率n提出了每秒平均放电能量Wasec这一新特征量,很好地描述了气隙放电的发展过程。借鉴PRPD谱图构建思想,引入放电发生的工频相位φ,构造基于放电能量的φ-w-n三维统计图谱,进而得到基于放电能量-相位(w-φ)的局部放电二维灰度图像。鉴于传统矩特征参量的不足,将小波理论引入局部放电灰度图像矩特征的提取过程中,提取了放电产生、发展到最终击穿共62组样本点,得到不同尺度因子和位移因子参数下的小波矩特征值。根据提取到的不同放电时刻的小波矩特征值,在无先验知识的条件下采用模糊C-均值聚类的方法将整个放电过程划分为放电产生和震荡发展阶段、微弱放电阶段、放电爆发阶段以及放电预击穿阶段。

油纸绝缘气隙放电发展能量熵特征研究

油纸绝缘是变压器绝缘系统的重要结构之一,气隙放电是油纸绝缘局部放电的主要形式;研究气隙放电及其发展过程的特征信息,对于及时了解绝缘劣化状态和发现潜伏性故障具有重要意义。通过模拟实际变压器运行环境,建立气隙放电模型,根据油纸绝缘不同劣化状态的变化对局部放电能量分布造成的突变影响,构建了以不同频带能量分布为基础的能量熵模型,提出将能量熵作为气隙放电发展的新特征量,每次能量熵的"阶跃"变化分别对应油纸绝缘不同劣化状态的转换,通过试验验证了其有效性,为探索新的特征参量揭示油纸绝缘气隙放电的发展特性提出了新的思路。

基于聚类-小波神经网络的油纸绝缘气隙放电发展阶段识别方法

基于油纸绝缘气隙放电模型,在实验室搭建了气隙放电及其发展特性研究试验平台;采用恒压法,对其进行局部放电发展特性实验;提取了局部放电最大放电量相位分布、平均放电量相位分布、放电次数相位分布以及局部放电幅值分布中的29个特征参量,通过核主成分分析,采用系统聚类对放电不同的发展阶段进行划分。建立了基于聚类-小波神经网络的放电发展阶段识别方法,识别结果表明:所建立的识别方法能很好地根据放电有效特征量识别放电所处阶段,与系统聚类分析结果基本吻合。

变压器油纸绝缘气隙放电能量-小波矩特征及放电过程划分

基于油纸绝缘气隙放电模型,研究放电能量的变化规律。通过引入放电重复率,提出用每秒平均放电能量描述气隙放电的发展过程。引入放电发生的工频相位,构造基于放电能量的φ-W-n三维统计图谱,投影到放电能量-相位平面得到灰度图像。采用一种基于小波矩特征的局部放电灰度图像特征提取方法,得到灰度图像的全局特征和局部特征。根据提取到的不同放电时刻的小波矩特征值,采用模糊C-均值聚类的方法将整个放电过程划分为放电产生和振荡发展阶段、微弱放电阶段、放电爆发阶段以及放电预击穿阶段。

植物油浸绝缘纸的热稳定性及其对气隙放电发展的影响

随着植物绝缘油变压器的推广应用,研究植物油纸绝缘气隙放电发展及其影响因素具有重要意义。该文采用热重分析技术分析了不同温度下植物油浸绝缘纸板的热裂解情况;基于典型气隙缺陷模型进行了从起始放电至绝缘击穿全过程的局部放电试验。结果表明：相比于矿物油浸绝缘纸板,植物油浸绝缘纸板的热稳定性更好;随着气隙放电的发展两种油纸绝缘放电脉冲相位区间均呈现变宽趋势和不同程度的前移现象,植物油纸绝缘不同放电阶段放电信号相位前移现象更为明显,局部放电量相对较低。研究结果为通过局部放电信号诊断植物绝缘油变压器内部潜伏性缺陷奠定了基础。

交直流复合电压下油纸绝缘气隙放电模型油中溶解气体诊断

换流变压器作为直流输电工程的核心设备,其运行可靠性直接影响整个电网安全运行的稳定性,但直流电压的加入是否会导致油纸绝缘产气特性变化,影响故障诊断结果还需进一步确认。针对该问题搭建了模拟换流变压器实际运行工况的平台并进行试验。试验分别在交流电压和不同比例交直流复合电压下,采用气隙放电模型,对油纸绝缘局部放电油中溶解气体进行了研究。研究结果表明:气隙放电模型在交流电压下油中溶解气体主要以H_2为主,在交直流电压复合电压下则以C_2H_6和CH_4为主;局部放电起始阶段的诊断中,交流电压下通过油中溶解气体可以诊断得到低能放电故障,但交直流复合电压下无法得到故障结果;局部放电临近阶段交流电压下诊断结果均为电弧放电,而交直流复合电压下50%的诊断结果为低能放电。气隙模型在交流和交直流复合电压下油中溶解气体存在明显区别,导致诊断结果不同。因此运用改良三比值法对换流变压器故障诊断还需要进一步优化。

油纸绝缘气隙放电与油中产气规律的相关-回归分析

气隙放电是变压器油纸绝缘局部放电的主要模式,研究其与油中产气规律的相关性对诊断油纸绝缘早期故障的产生及发展具有重要意义。笔者在实验室设计了变压器局部放电模拟实验系统,采用升压法,在60℃油温条件下研究了气隙放电及其发展特征,利用主成分分析方法从29个局放统计算子中提取出6个相互独立的主成分因子;利用相关-回归分析得出了变压器油中产生的6种溶解气体含量与6个局放主成分因子线性相关;拟合得到了6种气体含量与6个主成分的多元线性回归模型,为进一步探讨变压器早期局部放电发展与油中产气规律之间的关系提供了一种新的思路。

干式变压器绝缘气隙放电特性研究

以矿用干式变压器绝缘纸内部气隙缺陷为研究对象,制作了含有气隙缺陷的绝缘模型,采用常规的脉冲电流法进行了恒压下的局部放电试验,统计了气隙放电测量信号随时间的变化趋势,分析了气隙放电的产生机理。结果表明:绝缘纸气隙放电的发展过程主要包括纤维毛刺烧蚀阶段、空气消耗阶段、放电发展阶段以及临近击穿阶段4个阶段,平均放电幅值与放电次数随着气隙放电的发展均表现出先增大后减小再增大的趋势,为矿用干式变压器绝缘状态评估与故障诊断提供了一定的理论依据。

X射线激励下介质中气隙放电的研究

针对油-纸绝缘系统中的局部放电问题，提出在X射线激励条件下的局部放电检测和定位新方法。实验表明，X射线照射可以电离气体原子，为气隙放电提供必需的初始电子，减小放电的统计时延，从而降低放电的起始电压、增加放电脉冲的次数，这一结果有利于局部放电的检测和定位。

CIGRE-Ⅱ电极系统中气隙放电时延的研究

本文使用CIGRE Ⅱ电极系统测量了阶跃电压下气隙的放电时延。实验结果显示放电时延的统计学分布与外施电压有关 ,电压增大 ,时延缩短。大多数情况下 ,气隙的放电时延满足指数分布。而且 ,特征时延随阶跃电压的增大而减小 ,满足反幂分布。另外 ,对不同试样的放电时延分布进行了比较。实验结果表明 :气隙的表面状态在很大程度上影响局部放电的放电时延 ,电压与放电时延的关系可以用来定性地解释交流电压下局部放电的某些模式特征。

X射线激励下固体介质内气隙放电的特征

固体介质内的气隙放电是一种气体放电，实验研究X射线激励下固体介质内气隙放电的现象，并对其特征进行分析，表明X射线可减少放电时延。

X射线激励下固体介质内气隙放电的实验研究

在一定电压下，用Ｘ射线照射固体介质，可使固体介质内微小气隙中的气体电离并产生局部放电，检测这种因Ｘ射线激励而产生的局部放电，对早期发现电气设备内的缺陷是十分有意义的。

X射线激励下的气隙放电现象探讨

试验研究了Ｘ射线激励下的气隙放电现象，在低电压下，这种放电是一种非自持性放电，利用这一特征，有助于发展低电压下的局部放电检测和定位。

X射线激励下的气隙放电实验研究

固体介质中的气隙，在电场作用下会发生局部放电，这对固体介质的绝缘性能是不利的。对于微小气隙，现行的常规试验方法是难以检测出来的。采用X射线照射固体介质，可使固体介质内小气隙中的气体电离并产生局部放电，检测这种因X射线激励而产生的局部放电，对早期发现固体介质中的气隙缺陷是有意义的。

气隙放电实验的板电极电场仿真分析

高电压下气体放电特性与电场分布特性有关,电极板的形状影响电场分布。在ANSYS软件中,建立电极板的模型,通过有限元分析法计算电场,分析对比不同形状的电极板的电场分布情况,仿真结果表明:圆弧半径为25mm的电极板电场分布较为均匀,可以替代圆形电极板进行尖-板气隙气体放电实验,为高压实验研究提供参考。